锂离子电池作为纯电动汽车的动力源,对于当下能源紧缺和环境污染问题的解决具有重要意义。但是,由于锂离子电池工作过程中会产生并积聚大量的热量,如果长期散热不良,容易导致电池性能下降和寿命衰减,甚至会引发燃烧、爆炸等一系列安全问题,因此,为了保证纯电动汽车经济、高效、安全的运行,对于锂离子电池热管理技术的研究显得尤为重要。本文以项目合作单位生产的软包三元锂离子电池作为研究对象,采用理论分析与计算、数值模拟、试验相结合的方法,对锂离子电池模组液冷散热进行了优化研究。本文的主要研究内容与成果如下:(1)基于热力学和传热学知识,总结并简化了锂离子电池的生热量表达式,确定了锂离子电池的主要传热方式以及对应的导热和对流换热公式。(2)进行了不同放电倍率下的单体锂离子电池温升试验,试验结果表明:放电过程中单体电池的高温区为电池体中部及正极附近区域,负极区域温度最低;电池温升速率呈现先减小后增大的趋势;放电倍率越高,电池的最高温度和最大温差越大。(3)通过试验测量得到单体锂离子电池的放电内阻与熵热系数,并结合Bernadi提出的电池生热模型,获取了电池在环境温度分别为0℃、25℃、40℃,放电倍率分别为0.5C,1C,2C的生热速率。采用参数集总平均的方法计算得到了单体锂离子电池的平均比热容、密度和各向导热系数。(4)基于计算流体力学理论,应用HyperMesh和STAR-CCM+软件,建立了单体锂离子电池的三维仿真模型,应用仿真模型进行了环境温度为25℃,放电倍率分别为0.5C、1C、2C的单体锂离子电池温度场仿真研究,并与电池温升试验数据进行对比,结果证明了本文所建立的单体电池热仿真模型有效且精度较高。同时进行了不同环境温度下单体锂离子电池和模组的温度场仿真研究,结果表明:低温环境不仅使电池产热量大幅度提高,同时还会使工作中的电池温均性变差;高温环境下的电池产热量变化不大,并且会略微改善电池温均性;自然对流换热条件下,锂离子电池模组的工作温度和温差偏高,需要对电池模组加装冷却装置来进行适当的冷却。(5)建立了锂离子电池模组液体冷却三维仿真模型,以电池模组的温度分布、最高温度、最大温差以及冷却液出口温升为评价标准,进行了冷却液参数和液冷板结构的优化设计研究,确定了最优的冷却液入口温度为25℃,冷却液流量为20 g/s,最佳的液冷板为中部进出冷却液、流道末端加密的结构。(6)搭建了锂离子电池模组液冷散热试验台,首先进行了环境温度为25℃,冷却液温度为25℃,冷却液流量为20g/s的锂离子电池模组1C放电温升试验,将得到的温度数据与同一工况下的仿真数据进行对比,结果表明:仿真值与试验值的相对误差在4%以内,证明了所建立的锂离子电池模组液冷模型准确度较高,采用优化的冷却液参数和液冷板后,锂离子电池模组的温升和温差较小,说明该液冷系统有效且冷却效果较好。最后,进行了不同环境温度和不同放电倍率下的锂离子电池模组液冷系统试验研究,结果表明:在不同工况下,本文所建立并优化的液冷系统能将锂离子电池模组的工作温度控制在合理的范围内,除去低温大倍率放电的工况,电池模组的最大温差均在5℃以内,电池模组的温均性较好,说明本文所设计并优化的液冷散热系统对于电池模组的冷却具有良好的效果。